并非“天坑”！韓布興院士：推進(jìn)雙碳目標(biāo)，化學(xué)不能缺位

“有序推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和工作，落實碳達(dá)峰行動方案。”2022年政府工作報告再次吹響向雙碳目標(biāo)邁進(jìn)的號角。

這一目標(biāo)的實現(xiàn)離不開科技支撐。作為國家戰(zhàn)略科技力量，中國科學(xué)院近日啟動“雙碳行動計劃”。眾多關(guān)鍵核心技術(shù)出現(xiàn)在其中。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所（以下簡稱化學(xué)所）早就布局了能源與綠色化學(xué)發(fā)展方向。

那么，在實現(xiàn)雙碳目標(biāo)方面，這里有哪些技術(shù)“寶藏”可挖呢？兩會期間，《中國科學(xué)報》就此采訪了中科院院士、化學(xué)所研究員韓布興。

“碳”資源的華麗變身

二氧化碳、生物質(zhì)、廢舊塑料轉(zhuǎn)化、廚余垃圾資源化利用……最近這些年，相關(guān)研究是韓布興和團隊的研究重心。

按他的話說，這些方向看似五花八門，但同屬綠色化學(xué)范疇，都與一個“碳”字相關(guān)?！盎瘜W(xué)是一門創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)。這些研究的本質(zhì)都是如何將含碳物質(zhì)高效轉(zhuǎn)化利用的問題?！彼麑Α吨袊茖W(xué)報》說。

“無中生有”，將全球主要溫室氣體二氧化碳固定在一種可利用的產(chǎn)品中是當(dāng)前國際研究熱點。

用二氧化碳制備一氧化碳、甲醇、乙醇、烯烴、烷烴、羧酸……韓布興的實驗室里正在拓展著二氧化碳“變身”各種重要化學(xué)品和燃料的新路線。

以二氧化碳加氫制乙醇和液態(tài)烴為例，韓布興表示，這種液體燃料與氫能相比從運輸、儲藏到使用都更具安全性。

針對二氧化碳轉(zhuǎn)化利用過程中涉及到的熱力學(xué)和動力學(xué)問題，他和團隊還把物理化學(xué)和綠色化學(xué)研究相結(jié)合，設(shè)計了多種高效催化材料和綠色溶劑提高轉(zhuǎn)化速率。

“現(xiàn)在化石資源的利用導(dǎo)致全球每年排放約350億噸二氧化碳，而全球二氧化碳資源化利用剛超過1億噸。下一步怎么往前推難度挺大?！?/span>

韓布興表示，只有把相關(guān)研究產(chǎn)業(yè)化的面拓寬，未來二氧化碳利用量才會更大。

這正是他在不同方向廣泛布局的一個原因。在碳中和的一個重要方向——生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用方面，該團隊也是“多點開花”，如生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成苯（基本化工原料）、苯酚（樹脂、殺菌劑、防腐劑以及****物的重要原料）、環(huán)己酮（可溶解硝酸纖維素、涂料、油漆等）、生物質(zhì)炭等。

其中，韓布興團隊正在與河北唐山一家名為隆盛生物質(zhì)能源的公司合作，利用秸稈、林業(yè)廢棄物等制作生物質(zhì)炭。

據(jù)介紹，生物質(zhì)熱解后的主要產(chǎn)物是固體的生物質(zhì)炭、有機物液體和可燃?xì)怏w，整個過程沒有污染。

加工而成的生物質(zhì)炭以以一定的比例與煤炭混合使用。這樣使生物質(zhì)得到利用，同時生物質(zhì)炭與煤炭混合后可以使煤炭充分燃燒，減少污染。

“現(xiàn)在（生物質(zhì)炭）主要用于民用和中小型鍋爐，未來將力爭推廣到鋼鐵和火電等行業(yè)，這樣可大幅提高生物質(zhì)用量，降低污染。”韓布興說。

不止如此，針對國內(nèi)大量廢舊塑料帶來的環(huán)境污染和資源浪費問題，該團隊與福海藍(lán)天（北京）環(huán)?？萍加邢薰竞献?，聚焦讓廢舊塑料轉(zhuǎn)變?yōu)橛汀?/span>

針對城市棘手的餐廚垃圾問題，該團隊正在和廣州騰寶權(quán)通實業(yè)投資集團有限公司合作將其變成有機肥等。此外，他們還開發(fā)一系列綠色溶劑，替代現(xiàn)有碳資源轉(zhuǎn)化中使用的揮發(fā)性溶劑，提高反應(yīng)效率和清潔度。

打造綠色技術(shù)“富礦”

如今，經(jīng)過十余年的發(fā)展，化學(xué)所在能源與綠色化學(xué)方面已經(jīng)打造了一座綠色技術(shù)的“富礦”。

韓布興介紹，化學(xué)所在能源與綠色化學(xué)方面目前已經(jīng)形成了三****展方向，并取得了一批成果：一是可再生能源生產(chǎn)和儲能，包括太陽能光伏、鋰電池等；二是可再生及可循環(huán)碳資源如二氧化碳、生物質(zhì)、廢舊塑料、餐廚垃圾的轉(zhuǎn)化利用，如用生物質(zhì)制備高性能再生纖維素材料已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；三是開發(fā)新的反應(yīng)路線，提高含碳物質(zhì)的轉(zhuǎn)化高效、實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)化。

據(jù)介紹，目前，化學(xué)所正在籌建碳中和化學(xué)研究中心，進(jìn)一步推進(jìn)不同科學(xué)方向的跨學(xué)科合作，開發(fā)更多高效綠色技術(shù)。

“作為‘國家隊’‘國家人’，必須心系‘國家事’、肩扛‘國家責(zé)’。最近中科院提出的雙碳行動計劃非常好，有助于對實現(xiàn)雙碳目標(biāo)作出貢獻(xiàn)?！表n布興說，雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)是一個系統(tǒng)工程，需要能源革命、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、人類生產(chǎn)生活方式的變革，特別是科學(xué)技術(shù)的重大進(jìn)步是實現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要保障，需要“實實在在的努力”。

化學(xué)并非“坑?！?/span>

韓布興表示，實現(xiàn)雙碳目標(biāo)，可以真正實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展，引導(dǎo)我國家高質(zhì)量發(fā)展。

但這也是一個非常艱巨的任務(wù)，我國從碳達(dá)峰到碳中和的時間比發(fā)達(dá)國家短得多，實現(xiàn)碳中和目標(biāo)存在很大挑戰(zhàn)。

在他看來，科技發(fā)展支撐雙碳目標(biāo)中，化學(xué)具有不可替代的作用。

一方面一些化學(xué)化工產(chǎn)業(yè)本身污染和浪費問題嚴(yán)重，亟需開發(fā)新技術(shù)；另一方面，綠色化學(xué)可以發(fā)展新的路線和技術(shù)，通過新的產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計，從源頭上消除污染，防患于未然。

他呼吁更多青年科學(xué)家和年輕學(xué)子投入到相關(guān)研究中，推動這一目標(biāo)更快更好地實現(xiàn)。

韓布興并不認(rèn)同當(dāng)前一些人所謂的“生化環(huán)材四大‘天坑’”專業(yè)的說法。

相反，他認(rèn)為這幾個學(xué)科領(lǐng)域都是“21世紀(jì)發(fā)展的重要方向”——生物學(xué)事關(guān)生命健康，化學(xué)可以創(chuàng)造新的物質(zhì)，材料是很多制造業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，環(huán)境與高質(zhì)量生活息息相關(guān)。

“實際上，化學(xué)專業(yè)社會需求量還是很大的，我們的學(xué)生畢業(yè)后工作都很好找。”韓布興說，但其前提是要有“真材實料”，能夠掌握足夠的知識。

同時，我國企業(yè)作為市場活動的主體，高層次人才仍相對比較缺乏，這一現(xiàn)狀亟需改變?！耙嬲蔀橐粋€世界強國，就必須把這些方向做大做強?！彼f。